KR20210064135A - Soft sensor embedded gloves and manufacturing method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 소프트 센서 내장형 장갑 및 이의 제조 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a soft sensor-embedded glove and a method of manufacturing the same.
최근에는 손에 착용하여, 가상 현실에서 가상의 물체에서 발생하는 힘을 손가락에 전달하여 가상 물체와 상호작용하기 위한 소프트 센서 내장형 장갑에 대한 관심이 대두되고 있다.Recently, there has been a growing interest in a glove with a built-in soft sensor for interacting with a virtual object by transmitting a force generated from a virtual object in virtual reality to a finger by being worn on a hand.
따라서, 손의 움직임에 대해 분석이 선행되어야 하며, 착용이 간편하면서도 손의 움직임을 보다 정확하게 측정할 수 있는 연구가 수행되어야 한다.Therefore, the analysis of the hand movement should be preceded, and a study capable of measuring the movement of the hand more accurately while being easy to wear should be performed.
한편, 소프트 센서는 신축성과 유연성을 갖는 소재에 전도성 물질로 형성된 전극을 구성하여, 신축성과 유연성을 가지며 변위나 힘 등을 측정할 수 있는 센서이다. 최근에는 웨어러블 장비 등 적용 분야가 확대되면서 유연하고 신축성 있는 소프트 센서에 대한 요구가 증대되고 있다.On the other hand, the soft sensor is a sensor that has elasticity and flexibility by configuring an electrode formed of a conductive material in a material having elasticity and flexibility, and capable of measuring displacement or force, and the like. Recently, as application fields such as wearable equipment have been expanded, the demand for flexible and flexible soft sensors is increasing.
본 발명은 제조가 용이하며 성능이 향상된 소프트 센서 내장형 장갑 및 이의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. An object of the present invention is to provide a soft sensor-embedded glove that is easy to manufacture and has improved performance, and a method of manufacturing the same.
본 발명은 상부 내피 패턴; 상기 상부 내피 패턴의 적어도 일 면에 결합되며, 손가락의 관절 부위에 형성되어 해당 손가락의 굽힘 또는 신전을 측정하는 하나 이상의 소프트 센서를 포함하는 소프트 센서 모듈; 및 상기 상부 내피 패턴과 결합되어 외부로 노출되는 외피;를 포함하고, 상기 상부 내피 패턴에서 상기 소프트 센서가 결합된 영역의 폭이 타 영역의 폭보다 좁게 형성되는 소프트 센서 내장형 장갑을 제공한다. The present invention is the upper endothelial pattern; A soft sensor module coupled to at least one surface of the upper endothelial pattern and including at least one soft sensor formed at a joint portion of a finger to measure bending or extension of the finger; And an outer skin coupled with the upper endothelial pattern to be exposed to the outside, wherein a width of a region to which the soft sensor is coupled in the upper endothelial pattern is formed to be narrower than that of other regions.
다른 측면에 따른 본 발명은, 손가락의 관절 부위에 형성되어 해당 손가락의 굽힘 또는 신전을 측정하는 하나 이상의 소프트 센서를 포함하는 소프트 센서 모듈을 형성하는 단계; 장갑의 상부 내피 패턴에 상기 소프트 센서 모듈을 결합하는 단계; 상기 소프트 센서 모듈이 결합된 상기 장갑의 상부 내피 패턴과, 장갑의 외피를 결합하는 단계;를 포함하고, 상기 상부 내피 패턴에서 상기 소프트 센서가 결합된 영역의 폭이 타 영역의 폭보다 좁게 형성되는 소프트 센서 내장형 장갑의 제조 방법을 제공한다. The present invention according to another aspect, forming a soft sensor module including one or more soft sensors that are formed in the joint portion of the finger to measure the bending or extension of the finger; Coupling the soft sensor module to the upper endothelial pattern of the glove; Including, the step of coupling the upper inner skin pattern of the glove to which the soft sensor module is coupled with the outer skin of the glove, wherein the width of the region to which the soft sensor is coupled in the upper endothelial pattern is formed to be narrower than the width of other regions. It provides a method of manufacturing a soft sensor-embedded glove.
본 발명의 소프트 센서 내장형 장갑 및 이의 제조 방법에 의해 소프트 센서 내장형 장갑의 제조가 용이해지고 성능이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. The soft sensor-embedded glove of the present invention and the manufacturing method thereof facilitate the manufacture of the soft sensor-embedded glove and the effect of improving performance can be obtained.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 소프트 센서의 손가락 관절 변화에 따른 신호 라인의 길이 변화를 보여주는 모식도이다.
도 3은 도 1의 소프트 센서가 내장된 장갑을 나타내는 평면도이다.
도 4는 도 3의 소프트 센서 내장형 장갑에서 소프트 센서 모듈을 나타내는 평면도이다.
도 5 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서 내장형 장갑의 제작 방법을 나타내는 도면이다. 1 is a perspective view showing a soft sensor according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram showing a change in length of a signal line according to a change in a finger joint of the soft sensor of FIG. 1.
3 is a plan view showing a glove in which the soft sensor of FIG. 1 is incorporated.
4 is a plan view illustrating a soft sensor module in the glove with a built-in soft sensor of FIG. 3.
5 to 15 are views showing a method of manufacturing a soft sensor-embedded glove according to an embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 이에 대해 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.Since the present invention can apply various transformations and can have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and will be described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all conversions, equivalents, and substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known technology may obscure the subject matter of the present invention, a detailed description thereof will be omitted.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. Terms such as first and second may be used to describe various elements, but the elements should not be limited by the terms. The above terms are used only for the purpose of distinguishing one component from another component.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in the present application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly indicates otherwise. In the present application, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate the presence of features, numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but one or more other features. It is to be understood that the presence or addition of elements or numbers, steps, actions, components, parts, or combinations thereof does not preclude in advance.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부한 도면들을 참조하여 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings, and in the description with reference to the accompanying drawings, the same or corresponding constituent elements are assigned the same reference numbers, and redundant descriptions thereof will be omitted. It should be.
또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어, 각 실시예가 독립적으로 해석되거나 실시되어야 하는 것은 아니며, 각 실시예에서 설명되는 기술적 사상들이 개별적으로 설명되는 다른 실시예에 조합되어 해석되거나 실시될 수 있는 것으로 이해되어야 한다.In addition, in describing various embodiments of the present invention, each embodiment does not have to be independently interpreted or implemented, and technical ideas described in each embodiment may be interpreted or implemented in combination with other embodiments that are individually described. It should be understood as being.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면, 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서를 나타내는 사시도이다. 1 is a perspective view showing a soft sensor according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서(100)는, 신축성 시트(110), 센서부(120), 전선부(140)를 포함할 수 있다. Referring to FIG. 1, the
여기서, 본 발명의 일 실시예의 소프트 센서는 가상현실 또는 공존현실이나 재활 분야에서 관절의 각도를 측정하는데 사용될 수 있으며, 특히 손가락 관절의 각도를 측정하여 가상현실 기기 등에 데이터를 입력하는 수단으로 사용할 수 있다.Here, the soft sensor of an embodiment of the present invention can be used to measure the angle of a joint in virtual reality, coexistence reality, or rehabilitation, and in particular, it can be used as a means for inputting data to a virtual reality device by measuring the angle of a finger joint. have.
상세히, 신축성 시트(110)는, 제1 신축성 층(도 8의 311 참조)과 제2 신축성 층(도 8의 312 참조)을 포함한다. 제1 신축성 층(도 8의 311 참조)과 제2 신축성 층(도 8의 312 참조)은 별도로 형성되며, 상하방향으로 적층된 구조일 수 있다. 여기서, 신축성 시트(110)는 제1 신축성 층(도 8의 311 참조)과 제2 신축성 층(도 8의 312 참조)의 두 개의 층을 포함하는 것으로 도시되어 있지만, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 필요에 따라 신축성 시트(110)는 다양한 재질의 두 개 이상의 층으로 형성될 수도 있다. 이에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다. In detail, the
제1 신축성 층(도 8의 311 참조)은 제1 신축성 소재를 도포하여 형성된 층이다. 제1 신축성 소재는, 신축성과 유연성을 갖는 비전도성 물질일 수 있다. 여기서는 제1 신축성 소재는 실리콘을 사용하는 것으로 예를 들어 설명하나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니한다. 이와 같은 제1 신축성 층(도 8의 311 참조)은 베이스 기재 위에 제1 신축성 소재를 스핀 코팅, 실리콘 코팅(squeegeeing), 압축 성형 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 도포하여 형성될 수 있다. The first stretchable layer (see 311 in FIG. 8) is a layer formed by applying a first stretchable material. The first elastic material may be a non-conductive material having elasticity and flexibility. Here, the first stretchable material is described as an example of using silicon, but the spirit of the present invention is not limited thereto. Such a first stretchable layer (see 311 in FIG. 8) may be formed by applying a first stretchable material on a base substrate by various methods such as spin coating, silicon coating, compression molding, or printing.
제2 신축성 층(도 8의 312 참조)은 제2 신축성 소재를 도포하여 형성된 층이다. 제2 신축성 소재는, 신축성과 유연성을 갖는 비전도성 물질일 수 있다. 제2 신축성 소재는, 센서부(120)를 형성하는 전도성 액체 금속(도 6의 320 참조)보다 표면 장력이 작은 물질이 사용될 수 있다. 본 실시예에서는, 제2 신축성 소재로 실리콘을 사용하여, 제1 신축성 소재와 제2 신축성 소재가 동일한 소재인 것으로 예를 들어 설명하나, 본 발명의 사상이 이에 제한되지는 아니한다. 여기서, 제1 신축성 소재와 제2 신축성 소재는 동일한 실리콘을 사용할 경우, 실리콘이 단일(monolithic)의 시트로 형성될 수도 있다. 다만, 본 발명의 사상은 이에 한정되지 않고, 제2 신축성 소재가 전도성 액체 금속(도 6의 320 참조)보다 표면 장력이 작으면서 신축성과 유연성을 갖는 소재라면 어느 것이나 사용할 수 있다. 이와 같은 제2 신축성 층(도 8의 312 참조)은 제1 신축성 층(도 8의 311 참조)(및 그 위의 센서부(120)) 위에 제2 신축성 소재를, 스핀 코팅, 실리콘 코팅(squeegeeing), 압축 성형 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 도포하여 형성될 수 있다. The second stretchable layer (see 312 of FIG. 8) is a layer formed by applying a second stretchable material. The second elastic material may be a non-conductive material having elasticity and flexibility. As the second elastic material, a material having a smaller surface tension than the conductive liquid metal (see 320 of FIG. 6) forming the
센서부(120)는 제1 신축성 층(도 8의 311 참조)과 제2 신축성 층(도 8의 312 참조) 사이에 형성될 수 있다. 여기서 센서부(120)는 제1 신축성 층(도 8의 311 참조) 위에 전도성 액체 금속(도 6의 320 참조)을 이용하여 미리 설정된 패턴으로 형성될 수 있다. 이와 같은 센서부(120)는 3D 프린팅, 노즐 프린팅, 잉크젯 프린팅, 롤투롤 프린팅 등 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. The
센서부(120)는 소정의 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 도포 가능한 액체 혹은 고체 형태의 전도성 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 센서부(120)는 상온에서 액체 상태를 유지하며 전도성을 갖는 전도성 액체 금속으로 형성될 수도 있다. 여기서 전도성 액체 금속은, EGaIn(Eutectic Gallium-Indium)을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The
EGaIn은 공정 갈륨 인듐 복합체라고도 한다. 상기 EGaIn은, 갈륨(Ga) 75.5wt%와 인듐(In) 24.5wt%을 포함할 수 있다. 상기 EGaIn는 약 15.7℃에서 녹아서 상온에서는 액체 상태를 유지할 수 있다. 또한, 상기 EGaIn은 3.4 x 104S/cm 수준의 전도성을 가져 전도성이 매우 높고, 점도가 낮아 잘 흐르며, 표면의 산화막으로 인해 높은 표면장력을 갖는다. 상기 EGaIn는 표면장력이 높기 때문에, 원하는 패턴으로 3D 프린팅시 형태를 유지하는 장점이 있어 마이크로 채널을 형성하는 것이 용이하다. 또한, 별도의 화학적 처리 없이도 CNC 설비에 결합된 주사기를 통해 주사하여 원하는 패턴으로 직접 프린팅하는 것이 가능하다.EGaIn is also referred to as eutectic gallium indium complex. The EGaIn may contain 75.5 wt% of gallium (Ga) and 24.5 wt% of indium (In). The EGaIn melts at about 15.7° C. and can maintain a liquid state at room temperature. In addition, the EGaIn has a conductivity of 3.4 x 10 4 S/cm, so it has very high conductivity, low viscosity, and flows well, and has a high surface tension due to the oxide film on the surface. Since the EGaIn has a high surface tension, it is easy to form a microchannel because it has the advantage of maintaining its shape during 3D printing in a desired pattern. In addition, it is possible to print directly in a desired pattern by scanning through a syringe coupled to a CNC facility without a separate chemical treatment.
이와 같이 센서부(120)가 전도성 액체 금속으로 형성됨으로써 충분한 신축성을 가질 수 있다.In this way, since the
한편, 소프트 센서의 위치는 손 착용형 장치의 표면 중 각 손가락의 관절 부위 및 엄지와 검지 사이에 구비될 수 있고, 엄지와 검지 사이에 구비되는 소프트 센서는 엄지의 내전 및 외전의 움직임을 감지하기 위한 것일 수 있다.On the other hand, the location of the soft sensor may be provided between the joint of each finger and the thumb and index finger among the surface of the hand wearable device, and the soft sensor provided between the thumb and the index finger detects the movement of the thumb's pronation and abduction. It could be for.
또한, 각 손가락의 관절 부위에 구비되는 소프트 센서는 굴곡 및 신전 움직임을 측정하는 센서와, 내전 및 외전의 움직임을 측정하는 센서가 함께 구비될 수 있다. In addition, the soft sensor provided at the joint of each finger may include a sensor for measuring flexion and extension movements, and a sensor for measuring movement of pronation and abduction.
또는, 각 손가락의 관절 부위에 구비되는 소프트 센서는 굴곡 및 신전 움직임을 측정하는 센서와, 내전 및 외전의 움직임을 측정하는 센서가 각각 별도로 구비될 수도 있다. 이때, 굴곡 및 신전 움직임을 측정하는 센서는, 손가락들의 길이방향으로 길게 형성되어, 손가락들의 굴곡과 신전을 측정하는 센서 역할을 할 수 있다. 한편, 내전 및 외전의 움직임을 측정하는 센서는 손가락들의 길이방향에 수직하거나 손가락들의 내,외전 방향으로 길게 형성되어, 손가락들의 내전과 외전을 측정하는 센서 역할을 할 수 있다. 여기서, 굴곡 및 신전 움직임을 측정하는 센서와 내전 및 외전의 움직임을 측정하는 센서는, 손가락들의 움직임에 따라 길이, 높이 및 폭이 변화하여 저항이 변화하게 되므로, 저항의 변화를 측정하여 손가락의 움직임을 측정할 수 있다. 이에 대해서는 도 2 및 도 3에서 더욱 상세히 설명하도록 한다. Alternatively, the soft sensors provided at the joints of each finger may be separately provided with a sensor for measuring flexion and extension movements and a sensor for measuring movements of pronation and abduction. In this case, the sensor for measuring the flexion and extension movement may be formed long in the length direction of the fingers, and may serve as a sensor for measuring the flexion and extension of the fingers. On the other hand, the sensor for measuring the movement of the pronation and the abduction may be formed perpendicular to the longitudinal direction of the fingers or long in the inward and abduction directions of the fingers, and may serve as a sensor for measuring the pronation and abduction of the fingers. Here, the sensor that measures the flexion and extension movement and the sensor that measures the movement of pronation and abduction change the length, height, and width according to the movement of the fingers, so that the resistance changes, the change in resistance is measured to measure the movement of the finger. Can be measured. This will be described in more detail in FIGS. 2 and 3.
전선부(140)는 센서부(120)와 전기적으로 연결되며, 센서부(120)에서 전달되는 전기적 신호를 후술할 전극 기판(도 4의 270 참조) 또는 FFC(미도시)로 전달하는 역할을 수행할 수 있다. 이와 같은 전선부(140)는 3D 프린터 등을 이용하여 제1 신축성 층(도 8의 311 참조) 또는 베이스 기재 위에 전도성 액체 금속을 프린팅하여 형성될 수 있다. The
이하에서는 본 발명의 실시예에 따른 소프트 센서의 작동 원리에 대해 보다 상세히 설명한다. Hereinafter, the operating principle of the soft sensor according to an embodiment of the present invention will be described in more detail.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 소프트 센서의 손가락 관절 각도 변화에 따른 센서부(120)의 길이 변화를 보여주는 모식도이다. 2 is a schematic diagram showing a change in length of the
도 2를 참조하면, 본 실시예의 소프트 센서의 원리는 다음과 같다.2, the principle of the soft sensor of this embodiment is as follows.
일반적으로 소프트 센서의 마이크로 채널 양단 저항을 R(Resistance of conductive metal), 채널 내부 전도성 물질의 비저항을 ρ(electrical resistivity [Ω*m]), 채널 부피를 V(channel volume [m3]), 채널 단면적을 A(channel area [m2]), 채널 길이를 l(channel length [m]), 변형율을 ε 이라고 할 때, 높은 신축성을 가지는 소재 내부 마이크로 채널이 비압축성 물질로 채워져 있는 경우 마이크로 채널의 총 부피 V는 일정하게 유지되며 하기 수학식 1로 표현된다.In general, the resistance of both ends of the microchannel of the soft sensor is R (Resistance of conductive metal), the resistivity of the conductive material inside the channel is ρ (electrical resistivity [Ω*m]), the channel volume is V (channel volume [m 3 ]), and the channel Assuming that the cross-sectional area is A (channel area [m 2 ]), the channel length is l (channel length [m]), and the strain is ε, the total number of microchannels is when the microchannels inside a material with high elasticity are filled with an incompressible material. The volume V is kept constant and is expressed by
이때, 채널은 전도성 금속의 전자가 통과하는 경로로 볼 수 있으며, 전도성 금속의 외형이 변화하면 상기 채널의 길이, 높이, 폭 등이 변화할 수 있고 저항 역시 변화하게 된다.At this time, the channel can be viewed as a path through which electrons of the conductive metal pass, and when the external shape of the conductive metal changes, the length, height, and width of the channel may change, and resistance also changes.
여기서, 채널 길이 l은 하기 수학식 2로 표현되고, 채널 단면적 A는 수학식 3으로 표현된다. Here, the channel length l is expressed by Equation 2 below, and the channel cross-sectional area A is expressed by Equation 3.
한편, 전도성 금속의 저항은 하기 수학식 4로 표현된다.Meanwhile, the resistance of the conductive metal is expressed by Equation 4 below.
그리고, 현재의 저항(R)은 초기 저항(R0)과 변형율 ε에 의해 하기의 수학식 5로 표현될 수 있다.In addition, the current resistance R may be expressed by Equation 5 below by the initial resistance R 0 and the strain ε.
도 2를 참조하면, 손가락 관절에서 관절의 각도 변화(Δθ)와 반지름(r) 및 채널의 길이 변화(ΔL)은 다음의 수학식 6로 표현된다.Referring to FIG. 2, a change in the angle (Δθ) and a radius (r) of the joint in the finger joint, and a change in the length of the channel (ΔL) are expressed by Equation 6 below.
상기 수학식 6을 이항하면 하기 수학식 7이 도출된다.By transposing Equation 6, Equation 7 below is derived.
이때, r은 상수이기 때문에 채널의 길이 변화(ΔL)를 통하여 손가락 관절의 각도 변화(Δθ)를 계산할 수 있다. At this time, since r is a constant, the angle change (Δθ) of the finger joint can be calculated through the change in the length of the channel (ΔL).
여기서, 소프트 센서의 저항 변화를 측정하기 위해 적절히 형성된 증폭기가 사용될 수 있으며, 증폭기의 성질에 따라 증폭기 출력으로 측정된 전압의 변화(ΔV)로부터 소프트 센서의 저항 변화(ΔR)를 계산할 수 있다.Here, an appropriately formed amplifier may be used to measure the change in resistance of the soft sensor, and the change in resistance (ΔR) of the soft sensor may be calculated from the change in voltage (ΔV) measured by the amplifier output according to the properties of the amplifier.
이때, 수학식 5에 따라 측정된 소프트 센서의 저항 변화(ΔR)를 이용하여 변형율(ε)을 계산하고 이를 이용해 채널의 길이 변화(ΔL)를 계산할 수 있다.At this time, the strain (ε) may be calculated using the resistance change (ΔR) of the soft sensor measured according to Equation 5, and the change in the length of the channel (ΔL) may be calculated using this.
따라서, 본 실시예의 소프트 센서에 전압의 변화(ΔV)에 대한 센서를 구비하면 손가락 관절의 각도 변화(Δθ)를 구할 수 있는 것이다.Therefore, if the soft sensor of the present embodiment is provided with a sensor for a change in voltage (ΔV), the angle change (Δθ) of the finger joint can be obtained.
설명의 편의상 손가락 관절을 예로 들어 설명하였지만, 본 실시예의 소프트 센서는 신체의 다른 부위의 관절에도 모두 적용 가능한 것은 당연하다.For convenience of explanation, the finger joint has been described as an example, but it is natural that the soft sensor of the present embodiment can be applied to joints of other parts of the body.
도 3은 도 1의 소프트 센서가 내장된 장갑을 나타내는 평면도이고, 도 4는 도 3의 소프트 센서 내장형 장갑에서 소프트 센서 모듈을 나타내는 평면도이다. 3 is a plan view showing a glove with a built-in soft sensor of FIG. 1, and FIG. 4 is a plan view showing a soft sensor module in the glove with a built-in soft sensor of FIG. 3.
도 3 및 도 4를 참조하면, 소프트 센서 모듈(200)은 손가락의 각 관절에 대응되도록 복수의 소프트 센서(100)가 형성된, 신축성 소재의 시트일 수 있다. 여기서 소프트 센서 모듈(200)은 손 모양의 적어도 일부와 대응되는 형상으로 형성될 수 있다. 본 실시예에서는, 소프트 센서 모듈(200)은 장갑(400) 내피에 부착 가능하도록 손 모양으로 형성되고 시트 형상으로 형성된 것으로 예를 들어 설명한다. 이와 같은 소프트 센서 모듈(200)은, 원하는 형상보다 큰 원형이나 사각형 형상으로 형성된 후 레이저 커팅, 칼 커팅, 칼 금형 재단 방법 등을 통해 원하는 형상으로 재단되어 형성될 수 있다. 즉, 신축성 시트(110) 중에서 복수의 센서부(120)가 형성된 부분을 제외한 나머지 부분들을 손가락 등의 착용부위에 맞는 형상으로 잘라내어 사용할 수 있다. 복수의 센서부(120)들은 손가락의 움직임을 감지할 수 있도록 각 손가락의 관절 부위에 위치될 수 있다.3 and 4, the
여기서, 본 발명의 실시예에 따른 소프트 센서 내장형 장갑(400)은 장갑의 내부, 즉 내피에 소프트 센서 모듈(200)이 결합 내지는 내장되어 있는 것을 일 특징으로 한다. Here, the soft sensor-embedded
상세히, 상용 장갑 위에 본드와 실리콘 등을 이용하여 소프트 센서를 부착할 경우, 정확한 센서의 위치 고정을 위해 사용자가 장갑을 착용한 상태에서 소프트 센서를 부착하는 것이 필요하다.In detail, when a soft sensor is attached to a commercial glove using bond and silicone, it is necessary to attach the soft sensor while the user is wearing the glove in order to accurately fix the position of the sensor.
그러나 이 경우, 소프트 센서가 장갑 외부에 드러나 있기 때문에, 내구성이 낮으며, 외관상 좋지 않다는 문제점이 존재하였다. 또한, 그 제작 공정에 있어서도, 작업자마다 센서를 장갑의 외부 표면에 붙이는 위치의 차이가 생기며, 센서 위치가 작업자 숙련도에 영향을 받게 되고, 두 명 이상의 작업자가 필요하다는 문제점이 존재하였다. However, in this case, since the soft sensor is exposed to the outside of the glove, there is a problem that the durability is low and the appearance is not good. In addition, in the manufacturing process, there is a problem that a difference in the position of attaching the sensor to the outer surface of the glove occurs for each operator, the sensor position is affected by the operator's skill level, and two or more workers are required.
이와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명의 실시예에 따른 소프트 센서 내장형 장갑(400)은 장갑의 내부, 즉 내피에 소프트 센서 모듈(200)이 결합 내지는 내장되어 있는 것을 일 특징으로 한다. 이와 같이, 장갑의 내부, 즉 내피에 소프트 센서 모듈(200)이 결합됨으로써 소프트 센서가 장갑에 내장되어 보호됨으로써 소프트 센서 모듈(200)의 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 위치 고정 가이드를 이용하여 장갑의 위치를 고정하고 그 위해 다시 가이드를 이용하여 소프트 센서 모듈(200)을 부착하는, 일종의 패터닝 방식을 이용하기 때문에, 작업 난이도가 낮아지는 효과가 있으며, 또한 대량 패턴에 부착 후 대량 봉제가 가능해지기 때문에 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 소프트 센서 모듈(200)이 장갑 내부에 형성되므로, 소프트 센서 모듈(200) 부착 시에 사용된 접착제 흔적이 보이지 않아서, 심미감이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. In order to solve such a problem, the soft sensor-embedded
도 3 및 도 4의 소프트 센서 모듈(200)을 보다 상세히 설명하면 다음과 같다. The
소프트 센서 모듈(200)은 엄지 센싱부(210), 검지 센싱부(220), 중지 센싱부(230), 약지 센싱부(240) 및 계지 센싱부(250)를 포함한다. 소프트 센서 모듈(200)은 이중 일부 센싱부만 포함하는 것도 가능하다. The
한편, 도면에는 도시되지 않았지만 소프트 센서 모듈(200)은 엄지 센싱부(210)와 검지 센싱부(220) 사이에 형성되는 제1 내/외전 측정 센서(미도시)와, 검지 센싱부(220)와 중지 센싱부(230) 사이에 형성되는 제2 내/외전 측정 센서(미도시)와, 검지 센싱부(220)의 일 측면에 형성되어 검지의 내/외전을 측정하는 제3 내/외전 측정 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. On the other hand, although not shown in the drawing, the
또한, 도면에는 도시되지 않았지만 소프트 센서 모듈(200)은 중지 센싱부(230)와 약지 센싱부(미도시) 사이에 형성되는 제4 내/외전 측정 센서(미도시)와, 약지 센싱부(미도시)와 계지 센싱부(미도시) 사이에 형성되는 제5 내/외전 측정 센서(미도시)를 더 포함할 수 있다. In addition, although not shown in the drawing, the
엄지 센싱부(210)는 제1 엄지부 센서(211), 제2 엄지부 센서(212)를 포함할 수 있다. 제1 엄지부 센서(211)는 엄지 손가락의 말절골(distal phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 엄지부 센서(212)는 엄지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The
검지 센싱부(220)는 제1 검지부 센서(221), 제2 검지부 센서(222)를 포함할 수 있다. 제1 검지부 센서(221)는 검지 손가락의 중절골(middle phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 검지부 센서(222)는 검지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The detection and
중지 센싱부(230)는 제1 중지부 센서(231), 제2 중지부 센서(232)를 포함할 수 있다. 제1 중지부 센서(231)는 중지 손가락의 중절골(middle phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 중지부 센서(232)는 중지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The
약지 센싱부(240)는 제1 약지부 센서(241), 제2 약지부 센서(242)를 포함할 수 있다. 제1 약지부 센서(241)는 약지 손가락의 중절골(middle phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 약지부 센서(242)는 약지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The ring
계지 센싱부(250)는 제1 계지부 센서(251), 제2 계지부 센서(252)를 포함할 수 있다. 제1 계지부 센서(251)는 계지 손가락의 중절골(middle phalanx)과 기절골(proximal phalanx) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. 제2 계지부 센서(252)는 계지 손가락의 기절골(proximal phalanx)과 중수골(metacapals) 사이의 굽힘 및 신전을 측정할 수 있다. The
제1 내/외전 측정 센서(미도시)는 엄지 센싱부(210)와 검지 센싱부(220) 사이에 형성되어 엄지의 내전 및 외전을 측정할 수 있다. The first internal/abduction measuring sensor (not shown) is formed between the
제2 내/외전 측정 센서(미도시)는 검지 센싱부(220)와 중지 센싱부(230) 사이에 형성되어 중지의 내전 및 외전을 측정할 수 있다. The second internal/absorption measurement sensor (not shown) is formed between the
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서 모듈(200)은, 내/외전 측정 센서 신호를 굽힘/신전 측정 센서 신호와 분리하기 위하여, 검지의 일 측에 제3 내/외전 측정 센서(미도시)가 추가로 구비될 수 있다. 즉, 검지의 일 측에 제3 내/외전 측정 센서(미도시)를 추가로 구비하여, 검지 및 중지의 내/외전을 독립적으로 측정할 수 있도록 하였다. Here, the
여기서, 제1 엄지부 센서(211), 제2 엄지부 센서(212), 제1 검지부 센서(221), 제2 검지부 센서(222), 제1 중지부 센서(231), 제2 중지부 센서(232), 제1 약지부 센서(241), 제2 약지부 센서(242), 제1 계지부 센서(251), 제2 계지부 센서(252) 각각은 도 1의 소프트 센서(100)의 센서부(120)일 수 있다. 또한, 각각의 센서들에서 연장 형성되는 전선부(280) 각각은 도 1의 소프트 센서(100)의 전선부(140)일 수 있다.Here, the
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서 모듈(200)은 길이 및 형상이 다른 여러 손가락들의 관절에 각각 대응되는 복수의 센서부(120)를 CAD를 이용하여 설계 가능하며, 설계된 복수의 센서부(120)를 3D 프린팅 등을 이용해 한번에 형성할 수 있으므로, 시스템 형태 제조가 가능하다. 이는 기존의 몰드 제조방식에 비해 설계 수정이 용이하며, 전용 몰드가 필요하지 않으므로 제조가 간편하고 비용이 절감될 수 있다. 따라서, 다양한 개수와 형상의 센서부(120) 형성이 용이하기 때문에 어깨, 발목, 손목, 손가락 등 다른 신체 부위에도 적용이 용이하다.Here, in the
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 소프트 센서 모듈(200)은 칩(chip)을 더 포함할 수 있다. 칩은 신축성 시트(110)의 내부에서 손목에 대응하는 위치에 삽입될 수 있다. 이와 같은 칩은 인서트 프린트 방식에 의해 삽입될 수 있다. 이와 같은 칩은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board), 모터 드라이버, 마이크로컨트롤 유닛, 무선통신유닛 등을 포함할 수 있다.Meanwhile, although not shown in the drawings, the
또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서 모듈(200)은 전극 기판(270) 및 접속부(290)를 더 포함할 수 있다. In addition, the
전극 기판(270)은 소프트 센서 모듈(200) 상에 형성되어, 외부의 전자 기기(예를 들어, 커넥터 등)와 소프트 센서들을 연결해주는 역할을 수행할 수 있다. 여기서 전극 기판(270)은 FPCB(Flexible Printed Circuit Board) 등의 다양한 회로 기판일 수 있다. 그리고 이러한 전극 기판(270)은 FPC 등과 접촉 내지 결합할 수 있다. The
여기서, 전극 기판(270)은 인서트 프린트 방식에 의해 형성될 수 있다. 즉, 제1 신축성 층(도 8의 311 참조)이 형성된 이후, 그 위에 전극 기판(270)이 삽입되어 형성될 수 있다. 이때 전극 기판(270)은 대략 제1 신축성 층(도 8의 311 참조)위에서 손목의 움직임에 간섭을 받지 않으면서 센서들의 위치를 침범하지 않는 영역에 위치할 수 있다. 또한, 전극 기판(270)은, 전선부(140)의 길이를 최소화하기 위해, 센서들과 전극 기판(270) 사이의 거리를 최소화 할 수 있는 영역에 위치할 수 있다. 예를 들어 전극 기판(270)은 손목에 인접한 손등 부분에 형성될 수 있다. 내구성을 위하여 전극 기판(270)의 주변은 단단한 소재로 보강을 해주어야 할 수 있으며, 따라서 유연하게 움직이는 손목이 아닌, 손등 부분에 전극 기판을 위치시키는 것이 바람직할 수 있다. 전극 기판(270)의 형성 위치 및 방법에 대해서는 뒤에서 보다 상세히 설명하도록 한다. Here, the
접속부(290)는 소프트 센서(100)의 전선부(280)와 전극 기판(270)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서 접속부(290)는 소정의 전도성 물질로 형성될 수 있으며, 도포 가능한 액체 혹은 고체 형태의 전도성 물질로 형성될 수 있다. 일 예로, 접속부(290)는 상온에서 액체 상태를 유지하며 전도성을 갖는 전도성 액체 금속으로 형성될 수도 있다. 여기서 전도성 액체 금속은, EGaIn(Eutectic Gallium-Indium)을 사용하는 것으로 예를 들어 설명한다.The
접속부(290)는 전도성 액체 금속을 이용하여 미리 설정된 패턴으로 형성될 수 있으며, 이와 같은 접속부(290)는 EGaIn(Eutectic Gallium-Indium)과 같은 재료를 3D 프린팅, 노즐 프린팅, 잉크젯 프린팅, 롤투롤 프린팅 등 다양한 방법을 이용하여 형성될 수 있다. The
또한, 본 발명에 의해서, 채널의 두께, 채널 사이즈, 채널의 수, 소프트 센서의 소재 등과 상관 없이 안정적으로 전극부를 형성할 수 있다는 장점이 있다. 또한, 프린팅 장비를 이용하여 자동화가 가능하며, 따라서 작업 시간 단축이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 컴팩트(Compact)한 구조의 전극부를 형성 할 수 있다는 효과를 얻을 수 있다. In addition, according to the present invention, there is an advantage in that the electrode portion can be stably formed regardless of the thickness of the channel, the size of the channel, the number of channels, and the material of the soft sensor. In addition, it is possible to automate using the printing equipment, and thus, it is possible to obtain the effect of reducing the working time. In addition, it is possible to obtain the effect that the electrode part having a compact structure can be formed.
도 5 내지 도 15는 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서 내장형 장갑의 제작 방법을 나타내는 도면이다. 5 to 15 are views showing a method of manufacturing a soft sensor-embedded glove according to an embodiment of the present invention.
이중, 도 5 내지 도 10은 소프트 센서 모듈(200)을 형성하는 과정을 나타내는 도면이다. Of these, FIGS. 5 to 10 are diagrams illustrating a process of forming the
먼저, 도 5를 참조하면, 베이스 기재 위에 제1 신축성 소재를 스핀 코팅하여 제1 신축성 층(311)을 형성한다. 여기서 제1 신축성 층(311)은 상대적으로 높은 신축성을 가지는 제1 신축성 소재를 이용하여 형성될 수 있다. 한편, 도면에는 스핀 코팅에 의해 제1 신축성 층(311)이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 실리콘 코팅 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 제1 신축성 층(311)이 형성될 수도 있다. First, referring to FIG. 5, a first
다음으로, 도 6을 참조하면, 제1 신축성 층(311) 위에 전극 기판(330)을 배치하며, 이때 전극 기판(330)은 본드 또는 접착성 테이프 등에 의해 그 위치가 고정될 수 있다. 그리고, 제1 신축성 층(311) 위에 노즐(303)을 이용하여 전도성 액체 금속을 프린팅하여 센서부(320) 및 전선부(340)를 형성한다. 여기서, 노즐(303)을 통해 프린팅되는 전도성 액체 금속으로는 EGaIn이 사용될 수 있다. 노즐(303)은 CNC 설비에 결합되고, 3축 방향으로 이동가능하도록 제어될 수 있다. CNC 설비는, 3D 프린터기일 수 있으며, 나아가 3축 제어기, 주사 제어기, 현미경 등을 포함할 수 있다. 노즐(303)은 3축 제어기의 제어에 의해 미리 설정된 경로로 이동하면서 전도성 액체 금속을 프린팅할 수 있다. 3축 방향의 경로는 채널 패턴에 따라 각각 설정될 수 있다. Next, referring to FIG. 6, an
다음으로 도 7을 참조하면, 전선부(340)와 전극 기판(330)을 연결하는 접속부(325)를 프린팅한다. 접속부(325)는 신축성 시트(110)의 내부 또는 그 일 측에 구비되어, 전선부(340)와 전극 기판(330)을 연결하는 역할을 수행할 수 있다. Next, referring to FIG. 7, a
다음으로, 도 8을 참조하면, 센서부(320), 전선부(340), 접속부(325), 전극 기판(330) 등이 형성된 제1 신축성 층(311) 위에 제2 신축성 소재를 도포하여 제2 신축성 층(312)을 형성한다. 여기서, 제2 신축성 층(312)은 제1 신축성 층(311)과 동일한 소재로 형성될 수도 있고, 또는 필요에 따라 제1 신축성 층(311)과 상이한 물성을 가진 층으로 형성될 수도 있다. 한편, 도면에는 실리콘 코팅에 의해 제2 신축성 층(312)이 형성되는 것으로 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 스핀 코팅 또는 프린팅 등의 다양한 방법으로 제2 신축성 층(312)이 형성될 수도 있다. Next, referring to FIG. 8, a second elastic material is applied on the first
이때 센서부(320)는 전도성 액체 금속이 액체 상태를 유지하고 있으나 표면장력이 매우 크기 때문에, 액체 상태의 센서부(320) 위에 제2 신축성 소재를 도포하더라도 제2 신축성 소재와 전도성 액체 금속이 혼합되지 않는다. 따라서, 센서부(320)의 채널 패턴이 유지되면서 제2 신축성 소재로 덮이게 된다.At this time, the
다음으로, 도 9를 참조하면, 제2 신축성 층(312)이 굳으면, 레이저 커팅기(305), 칼 커팅, 칼 금형 재단 방법 등을 통해 원하는 형상으로 재단하여, 소프트 센서 모듈(200)을 형성한다. 마지막으로, 베이스 기재로부터 이를 떼어내어, 도 10에 도시된 바와 같은 소프트 센서 모듈(200)을 완성할 수 있다.Next, referring to FIG. 9, when the second
다음으로 완성된 소프트 센서 모듈(200)을 이용하여 소프트 센서 내장형 장갑(400)을 형성하는 과정을 설명한다. Next, a process of forming the soft sensor-embedded
먼저, 도 11을 참조하면, 장갑 고정 가이드(480)와 센서 위치 고정 가이드(490)를 이용하여, 장갑의 상부 내피 패턴(410)과 소프트 센서 모듈(200)을 결합한다. 먼저, 아크릴 등의 단단한 소재로 형성되고, 내부에 장갑의 상부 내피 패턴(410)과 대응되는 형상의 개구부가 형성되어 있는 장갑 고정 가이드(480)에, 장갑의 상부 내피 패턴(410)을 고정시킨다. 다음으로, 아크릴 등의 단단한 소재로 형성되고, 내부에 소프트 센서 모듈(200)과 대응되는 형상의 개구부가 형성되어 있는 센서 위치 고정 가이드(490)를, 장갑의 상부 내피 패턴(410) 상측에 위치시킨다. First, referring to FIG. 11, by using the
여기서, 장갑의 상부 내피 패턴(410)은 기존에 비해 길이가 짧아지도록 형성될 수 있다. 이렇게 장갑의 상부 내피 패턴(410)을 짧게 형성하여, 장갑을 착용할 때 장갑에서 발생되는 프리 텐션(pre-tension)을 이용하여 센싱되는 신호를 증대시킬 수 있다.Here, the upper
다음으로, 소프트 센서 모듈(200)을 장갑의 상부 내피 패턴(410)에 부착시키면, 도 12와 같은 형상으로 형성된다. 여기서 소프트 센서 모듈(200)과 장갑의 상부 내피 패턴(410)은 실리콘 또는 기타 접착제 등에 의해 결합될 수 있다. 이와 같이 장갑 고정 가이드(480)와 센서 위치 고정 가이드(490)를 이용하여 장갑의 상부 내피 패턴(410)과 소프트 센서 모듈(200)을 결합시킴으로써, 동일 위치에 센서 부착이 가능하게 되어 작업자의 숙련도가 필요하지 않게 되며, 센서 부착의 편의성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. Next, when the
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 소프트 센서 내장형 장갑(400)의 상부 내피 패턴(410)은, 소프트 센서 모듈(200)과 상부 내피 패턴(410)이 결합한 상태에서, 소프트 센서 모듈(200)의 각 센서(211, 212, 221, 222, 231, 232, 241, 242, 251, 252)가 형성된 영역과 인접한 영역이 제거된 형상인 것을 일 특징으로 한다. Here, the upper
즉, 상부 내피 패턴(410)에서 센서(211, 212, 221, 222, 231, 232, 241, 242, 251, 252)가 결합된 영역의 폭이 타 영역의 폭보다 좁게 형성된다고 할 수 있다. 또는, 센서(211, 212, 221, 222, 231, 232, 241, 242, 251, 252)의 인접한 영역, 즉 센서(211, 212, 221, 222, 231, 232, 241, 242, 251, 252)의 양 옆에 홈(411)을 형성한다고 표현할 수도 있을 것이다. That is, in the upper
이와 같이 센서 부분에 인장이 집중될 수 있도록 센서부에 대응하는 내피 영역의 패턴 너비를 좁게 줄임으로써 센서의 인장을 극대화하고 인장 저항력을 감소시킬 수 있다. In this way, the tension of the sensor can be maximized and the tensile resistance can be reduced by narrowing the pattern width of the inner skin region corresponding to the sensor portion so that the tension can be concentrated on the sensor portion.
다음으로, 도 13에 도시된 바와 같이, 소프트 센서 모듈(200)이 결합된 장갑의 상부 내피 패턴(410)과, 장갑의 상부 외피 패턴(430)을 결합시킨다. 여기서 필요에 따라 장갑의 상부 내피 패턴(410)과 장갑의 상부 외피 패턴(430)에 벨크로 부착 및 개구부 형성과 같은 다양한 봉제 작업을 수행할 수 있다. Next, as shown in FIG. 13, the upper
여기서, 장갑의 상부 내피 패턴(410)과 장갑의 상부 외피 패턴(430)을 봉제하여 결합함에 있어서, 도 13에 도시된 봉제선(450)과 같이, 센서(211, 212, 221, 222, 231, 232, 241, 242, 251, 252)가 형성된 영역 이외의 영역만을 봉제할 수 있다. Here, in combining the upper
이와 같이 센서 부분에 인장이 집중될 수 있도록 센서가 형성된 영역 이외의 영역만을 봉제함으로써 센서의 인장을 극대화하고 인장 저항력을 감소시킬 수 있다. As described above, by sewing only an area other than the area in which the sensor is formed so that the tension can be concentrated on the sensor part, the tension of the sensor can be maximized and the tensile resistance can be reduced.
다음으로 도 14에 도시된 바와 같이, 서로 결합되어 있는 장갑의 상부 내피 패턴(410) 및 상부 외피 패턴(430)과, 장갑의 하부 외피 패턴(440)을 결합한다. 이때 장갑의 상부 외피 패턴(430)과 하부 외피 패턴(440)이 맞닿고 있는 상태에서 봉제를 수행할 수 있다. 여기서, 장갑의 상부 외피 패턴(430)과 하부 외피 패턴(440)의 외곽선을 따라 봉제가 수행되기 때문에, 상부 외피 패턴(430)과 하부 외피 패턴(440) 사이에는 손이 들어갈 수 있는 공간이 형성될 수 있다. 이때도 센서(도 12의 211, 212, 221, 222, 231, 232, 241, 242, 251, 252 참조)가 형성된 영역 이외의 영역만을 봉제할 수 있다.여기서는 간단한 형태의 하부 외피 패턴(440)을 도시하였으나, 착용감 향상을 위해 손가락 측면부 패턴(미도시)이 추가될 수도 있다.Next, as shown in FIG. 14, the upper
여기서, 장갑의 하부 외피 패턴(440)의 손바닥 부분에는 소정의 개구부(441)가 형성될 수 있다. 즉, 종래의 장갑의 경우, 형태가 고정된 손바닥부로 인해 센서의 인장이 방해 받는 문제점이 존재하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 본 발명의 실시예에서는 장갑의 하부 외피 패턴(440)의 손바닥 부분에 소정의 개구부(441)를 형성함으로써, 센서가 자유롭게 인장되도록 할 수 있다. 이와 같이 소정의 개구부(441)가 형성됨으로써 결과적으로 엄지가 독립된 구조를 형성하여, 사용자 편의성을 향상시킬 수 있다. 또한 장갑의 통기/통풍성을 향상시킬 수 있다. 또한, 손목을 덮지 않는 고정 구조이기 때문에, 손목 움직임이 센서 신호에 영향을 주지 않는 효과도 얻을 수 있다. Here, a
그리고, 이와 같이 형성된 장갑의 하부 외피 패턴(440)의 개구부(441)의 양측에는 제1 결착부(442) 및 제2 결착부(443)을 형성하여 장갑을 사용자의 손에 고정시킬 수 있다. 제1 결착부(442) 및 제2 결착부(443)는 예를 들어 벨크로 등으로 형성될 수 있다. 이와 같이 제1 결착부(442) 및 제2 결착부(443)을 형성하여 장갑이 엄지 쪽에서 감겨 내려오는 구조를 이룸으로써, 센서가 틀어지는 것을 방지하는 효과를 얻을 수 있다. In addition, a first
여기서, 도 14에는 하부 외피 패턴(440)이 한 조각으로 형성되는 것으로(즉, 일체로 형성되는 것으로) 도시되어 있으나, 본 발명의 사상은 이에 제한되지 아니하며, 하부 외피 패턴(440)은 여러 조각으로 나누어서 형성될 수도 있다. 예를 들어, 하부 외피 패턴(440)은 하부 외피 패턴, 하부 외피 패턴 엄지부, 제1 결착부, 제2 결착부의 4 조각으로 나누어서 형성될 수도 있다. Here, in FIG. 14, the
여기서, 장갑의 상부 외피 패턴(430)과 장갑의 하부 외피 패턴(440)은 연신율이 서로 다른 재질로 형성될 수 있다. 상세히, 장갑의 상부 외피 패턴(430)은 스판과 같은 연신율이 높은 재질로 형성될 수 있고, 손가락 측면 부분과 장갑의 하부 외피 패턴(440)은 스웨이드와 같은 연신율이 낮은 소재로 형성될 수 있다. 특히 손가락 측면 부분은 통기성, 통습성 등을 고려하여 망사 재질로 형성될 수도 있다.Here, the
이와 같이, 장갑의 상부 외피 패턴(430)은 연신율이 높은 재질로 형성하여 손가락 굽힘 시 저항력을 최소화하고 센서의 인장을 극대화할 수 있다. 이와 동시에, 손가락 측면 부분과 장갑의 하부 외피 패턴(440)은 연신율이 낮은 소재로 형성하여 장갑의 형태를 유지하고 사용자의 착용 편의성을 높이도록 하며, 손가락 굽힘 시 발생하는 인장을 장갑의 상부 내피 패턴(410)에 부착되어 있는 소프트 센서의 센서부(120)에 집중시켜, 높은 신호 크기를 확보할 수 있다.In this way, the upper
한편, 소프트 센서 내장형 장갑(400)의 손등 부분에는 소정의 탄성 부재(460)가 더 구비될 수 있다. 상세히, 기존의 장갑에서는 관절과 센서 위치 차이로 센서가 충분히 인장 되지 않는 경우가 발생하였다. 또한, 사람마다 손 위 센서의 위치가 다르며, 특히 중수지절관절(MCP, Metacarpophalangeal joint) 센서의 인장이 용이하지 않다는 문제점이 존재하였다. 이와 같은 문제점을 해결하기 위해, 중수지절관절(MCP, Metacarpophalangeal joint) 영역에 소정의 탄성 부재(460)가 더 구비될 수 있다. 이와 같이, 중수지절관절(MCP, Metacarpophalangeal joint) 영역에 탄성 부재(460)가 구비됨으로써, 관절과 센서의 위치 차이가 발생하여도 센서가 충분히 인장 되어 센싱이 수행될 수 있다. 여기서, 탄성 부재(460)로는 푹신한 에바(EVA) 소재 등이 사용될 수 있다. Meanwhile, a predetermined
여기서, 소프트 센서 내장형 장갑(400)의 손등 부분에 소정의 탄성 부재(460)를 삽입하기 위하여, 별도의 탄성 부재 부착 가이드(미도시)가 더 구비될 수 있다. 즉, 아크릴 등의 단단한 소재로 형성되고, 내부에 소프트 센서 내장형 장갑(400)과 대응되는 형상의 개구부가 형성되어 있는 장갑 고정 가이드(미도시)에, 소프트 센서 내장형 장갑(400)을 고정시킨다. 다음으로, 아크릴 등의 단단한 소재로 형성되고, 내부에 탄성 부재(460)와 대응되는 형상의 개구부가 형성되어 있는 탄성 부재 부착 가이드(미도시)를, 장갑의 상측에 위치시킨다. 이 상태에서, 탄성 부재(460)를 소프트 센서 내장형 장갑(400)의 상부 내피 패턴(410)에 부착시킬 수 있다. Here, in order to insert the predetermined
여기서 탄성 부재(460)와 상부 내피 패턴(410)은 실리콘 또는 기타 접착제 등에 의해 결합될 수도 있고, 봉제에 의해 결합될 수도 있다. 이때, 탄성 부재(460)와 상부 내피 패턴(410)이 봉제에 의해 결합될 경우에는, 소프트 센서 모듈(200)이 장갑의 상부 내피 패턴(410)에 결합되기 이전에, 탄성 부재(460)와 상부 내피 패턴(410)이 봉제에 의해 결합되는 것이 바람직하다. 한편, 탄성 부재(460)와 상부 내피 패턴(410)이 실리콘 또는 기타 접착제 등에 의해 결합될 경우에는, 장갑의 상부 내피 패턴(410)에 소프트 센서 모듈(200)이 결합되기 이전 또는 이후 언제든 탄성 부재(460)와 상부 내피 패턴(410)이 결합되어도 무방하다. 또는 소프트 센서 내장형 장갑(400)의 제작이 완료된 이후에 추가로 상부 내피 패턴(410)에 탄성 부재(460)를 부착하는 것도 가능하다 할 것이다. Here, the
이와 같이 장갑 고정 가이드(미도시)와 탄성 부재 부착 가이드(미도시)를 이용하여 장갑의 상부 내피 패턴(410)과 탄성 부재(460)를 결합시킴으로써, 동일 위치에 탄성 부재(460)의 부착이 가능하게 되어 작업자의 숙련도가 필요하지 않게 되며, 탄성 부재(460) 부착의 편의성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. In this way, by combining the upper
이 상태에서 장갑을 뒤집은 후, 커넥터 조립 및 연결과 같은 후속 작업을 수행하게 되면, 도 15에 도시된 바와 같이 소프트 센서 내장형 장갑(400)이 완성된다. 즉, 도 14와 같은 상태에서는 장갑의 내피가 외부로 노출되어 있고 장갑의 외피가 장갑의 안쪽에 위치하게 된다. 이 상태에서 장갑을 뒤집어서, 장갑의 내피가 장갑의 안쪽에 위치하고, 장갑의 외피가 외부로 노출되도록 하는 것이다.In this state, when the gloves are turned over and subsequent operations such as connector assembly and connection are performed, the soft sensor-embedded
이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 소프트 센서 내장형 장갑(400)은 장갑의 내부, 즉 내피에 소프트 센서 모듈(200)이 결합 내지는 내장되어 있는 것을 일 특징으로 한다. 이와 같이, 장갑의 내부, 즉 내피에 소프트 센서 모듈(200)이 결합됨으로써 소프트 센서가 장갑에 내장되어 보호됨으로써 소프트 센서 모듈(200)의 내구성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 위치 고정 가이드를 이용하여 장갑의 위치를 고정하고 그 위해 다시 가이드를 이용하여 소프트 센서 모듈(200)을 부착하는, 일종의 패터닝 방식을 이용하기 때문에, 작업 난이도가 낮아지는 효과가 있으며, 또한 대량 패턴에 부착 후 대량 봉제가 가능해지기 때문에 생산성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 소프트 센서 모듈(200)이 장갑 내부에 형성되므로, 소프트 센서 모듈(200) 부착 시에 사용된 접착제 흔적이 보이지 않아서, 심미감이 향상되는 효과를 얻을 수 있다. The soft sensor-embedded
또한. 이와 같은 본 발명의 실시예에 따른 소프트 센서 내장형 장갑(400)은, 장갑의 구성 요소의 구조를 변경하거나 장갑의 구성 재질을 다르게 적용하여, 착용시 발생하는 저항력을 감소시킬 수 있고, 센서부에 인장을 집중시켜 사이즈 커버 범위를 넓히고 손끝 통증을 최소화하였으며, 센서 신호의 크기를 증대시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 연신률이 높은 외피 소재를 사용하고, 장갑의 손바닥부를 제거하고, 기존 장갑에서 개구부를 만듦으로써, 장갑의 착용시 저항력이 감소하여 착용이 쉬워지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 센서 부분만 얇아진 내피와, 기존의 내피에서 손가락 길이가 줄어든 내피의 영향으로, 센서부분의 인장 집중으로 센서 신호의 크기가 증대되는 효과를 얻을 수 있다.Also. The
본 발명에서 설명하는 특정 실행들은 일 실시 예들로서, 어떠한 방법으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것은 아니다. 명세서의 간결함을 위하여, 종래 전자적인 구성들, 제어 시스템들, 소프트웨어, 상기 시스템들의 다른 기능적인 측면들의 기재는 생략될 수 있다. 또한, 도면에 도시된 구성 요소들 간의 선들의 연결 또는 연결 부재들은 기능적인 연결 및/또는 물리적 또는 회로적 연결들을 예시적으로 나타낸 것으로서, 실제 장치에서는 대체 가능하거나 추가의 다양한 기능적인 연결, 물리적인 연결, 또는 회로 연결들로서 나타내어질 수 있다. 또한, "필수적인", "중요하게" 등과 같이 구체적인 언급이 없다면 본 발명의 적용을 위하여 반드시 필요한 구성 요소가 아닐 수 있다.Specific implementations described in the present invention are examples, and do not limit the scope of the present invention in any way. For brevity of the specification, descriptions of conventional electronic configurations, control systems, software, and other functional aspects of the systems may be omitted. In addition, the connection or connection members of the lines between the components shown in the drawings exemplarily represent functional connections and/or physical or circuit connections. It may be referred to as a connection, or circuit connections. In addition, if there is no specific mention such as "essential", "important", etc., it may not be an essential component for the application of the present invention.
본 발명의 명세서(특히 특허청구범위에서)에서 "상기"의 용어 및 이와 유사한 지시 용어의 사용은 단수 및 복수 모두에 해당하는 것일 수 있다. 또한, 본 발명에서 범위(range)를 기재한 경우 상기 범위에 속하는 개별적인 값을 적용한 발명을 포함하는 것으로서(이에 반하는 기재가 없다면), 발명의 상세한 설명에 상기 범위를 구성하는 각 개별적인 값을 기재한 것과 같다. 마지막으로, 본 발명에 따른 방법을 구성하는 단계들에 대하여 명백하게 순서를 기재하거나 반하는 기재가 없다면, 상기 단계들은 적당한 순서로 행해질 수 있다. 반드시 상기 단계들의 기재 순서에 따라 본 발명이 한정되는 것은 아니다. 본 발명에서 모든 예들 또는 예시적인 용어(예들 들어, 등등)의 사용은 단순히 본 발명을 상세히 설명하기 위한 것으로서 특허청구범위에 의해 한정되지 않는 이상 상기 예들 또는 예시적인 용어로 인해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다. 또한, 당업자는 다양한 수정, 조합 및 변경이 부가된 특허청구범위 또는 그 균등물의 범주 내에서 설계 조건 및 팩터에 따라 구성될 수 있음을 알 수 있다.In the specification of the present invention (especially in the claims), the use of the term "above" and the reference term similar thereto may correspond to both the singular and the plural. In addition, when a range is described in the present invention, the invention to which an individual value falling within the range is applied (unless otherwise stated), and each individual value constituting the range is described in the detailed description of the invention. Same as. Finally, unless explicitly stated or contradicted to the order of the steps constituting the method according to the present invention, the steps may be performed in a suitable order. The present invention is not necessarily limited according to the order of description of the steps. The use of all examples or illustrative terms (for example, etc.) in the present invention is merely for describing the present invention in detail, and the scope of the present invention is limited by the above examples or illustrative terms unless limited by the claims. It does not become. In addition, those skilled in the art can recognize that various modifications, combinations, and changes may be configured according to design conditions and factors within the scope of the appended claims or their equivalents.
이상 설명된 본 발명에 따른 실시예는 컴퓨터 상에서 다양한 구성요소를 통하여 실행될 수 있는 컴퓨터 프로그램의 형태로 구현될 수 있으며, 이와 같은 컴퓨터 프로그램은 컴퓨터로 판독 가능한 매체에 기록될 수 있다. 이때, 매체는 컴퓨터로 실행 가능한 프로그램을 계속 저장하거나, 실행 또는 다운로드를 위해 저장하는 것일 수도 있다. 또한, 매체는 단일 또는 수개 하드웨어가 결합된 형태의 다양한 기록수단 또는 저장수단일 수 있는데, 어떤 컴퓨터 시스템에 직접 접속되는 매체에 한정되지 않고, 네트워크 상에 분산 존재하는 것일 수도 있다. 매체의 예시로는, 하드 디스크, 플로피 디스크 및 자기 테이프와 같은 자기 매체, CD-ROM 및 DVD와 같은 광기록 매체, 플롭티컬 디스크(floptical disk)와 같은 자기-광 매체(magneto-optical medium), 및 ROM, RAM, 플래시 메모리 등을 포함하여 프로그램 명령어가 저장되도록 구성된 것이 있을 수 있다. 또한, 다른 매체의 예시로, 애플리케이션을 유통하는 앱 스토어나 기타 다양한 소프트웨어를 공급 내지 유통하는 사이트, 서버 등에서 관리하는 기록매체 내지 저장매체도 들 수 있다.The embodiment according to the present invention described above may be implemented in the form of a computer program that can be executed through various components on a computer, and such a computer program may be recorded in a computer-readable medium. In this case, the medium may continue to store a program executable by a computer, or may be stored for execution or download. In addition, the medium may be a variety of recording means or storage means in a form in which a single piece of hardware or several pieces of hardware are combined. The medium is not limited to a medium directly connected to a computer system, but may be distributed on a network. Examples of media include magnetic media such as hard disks, floppy disks and magnetic tapes, optical recording media such as CD-ROMs and DVDs, magneto-optical media such as floptical disks, And there may be ones configured to store program instructions, including ROM, RAM, flash memory, and the like. In addition, examples of other media include an app store that distributes applications, a site that supplies or distributes various software, and a recording medium or a storage medium managed by a server.
이상에서 본 발명이 구체적인 구성요소 등과 같은 특정 사항과 한정된 실시예 및 도면에 의하여 설명되었으나, 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위하여 제공된 것일 뿐, 본 발명이 상기 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적인 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정과 변경을 꾀할 수 있다.In the above, the present invention has been described by specific matters such as specific elements and limited embodiments and drawings, but this is provided only to help a more general understanding of the present invention, and the present invention is not limited to the above embodiments. Anyone with ordinary knowledge in the technical field to which the invention pertains can make various modifications and changes from these descriptions.
따라서, 본 발명의 사상은 상기 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 이 특허청구범위와 균등한 또는 이로부터 등가적으로 변경된 모든 범위는 본 발명의 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.Accordingly, the spirit of the present invention is limited to the above-described embodiments and should not be defined, and all ranges equivalent to or equivalently changed from the claims to be described later as well as the claims to be described later are the scope of the spirit of the present invention. It will be said to belong to.
100: 소프트 센서
110: 신축성 시트
120: 센서부
140: 전선부100: soft sensor
110: elastic sheet
120: sensor unit
140: electric wire part
Claims (1)
상기 상부 내피 패턴의 적어도 일 면에 결합되며, 손가락의 관절 부위에 형성되어 해당 손가락의 굽힘 또는 신전을 측정하는 하나 이상의 소프트 센서를 포함하는 소프트 센서 모듈; 및
상기 상부 내피 패턴과 결합되어 외부로 노출되는 외피;를 포함하고,
상기 상부 내피 패턴에서 상기 소프트 센서가 결합된 영역의 폭이 타 영역의 폭보다 좁게 형성되는 것을 특징으로 하는 소프트 센서 내장형 장갑.Upper endothelial pattern;
A soft sensor module coupled to at least one surface of the upper endothelial pattern and including at least one soft sensor formed at a joint portion of a finger to measure bending or extension of the finger; and
Including; an outer skin that is exposed to the outside by being combined with the upper endothelial pattern,
A soft sensor-embedded glove, characterized in that the width of an area to which the soft sensor is coupled in the upper endothelial pattern is formed to be narrower than that of other areas.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A107 | Divisional application of patent | ||
| A201 | Request for examination | ||
| E902 | Notification of reason for refusal | ||
| E701 | Decision to grant or registration of patent right | ||
| GRNT | Written decision to grant |